浅谈地下夹砂玻璃钢管成型过程中应注意的问题

摘要：经过长期的玻璃钢管制品生产，总结出在生产过程中应注意的一系列问题，只要严格控制每个环节，才能生产合格的产品。

关键词：地下，夹砂玻璃钢管， 成型 ，注意问题

Abstract: after a long glass steel tube products production, summed up in the production process of a series of problems should be paid attention to, as long as the strict control each link, to produce quality products.

Keywords: underground, clip glass steel tube, molding, pay attention to the problem

中图分类号： TU511.3+7 文献标识码：A 文章编号：

玻璃钢管在使用过程中，一般要承受一定内压、外压；对于地下管道，所承受的外部压力更大；所以对于玻璃钢管的刚度有较高的要求。为了满足玻璃钢管的刚度要求只能利用增加壁厚来达到要求。根据力学原理，在外压作用下管壁中心附近区域的正应力很小，剪应力较高，但整个管壁中剪应力较低。所以可以利用树脂砂浆来代替管壁中心附近的FRP材料。以降低成本。

地下夹砂玻璃钢管一般分5层，内衬层、内结构层、树脂砂浆夹心层、外结构层和外层。

一、内衬层

内衬层直接与管道内输送的流体相接触，应保证最大限度地抵抗来自流体的化学腐蚀及防渗、耐磨等功能，内表应光滑、无缺陷、无裂缝、无分层等。

玻璃纤维的断裂延伸率为3%左右，一般常用的树脂的断裂延伸率为1.6%左右。为了避免树脂或界面微裂纹的产生，通常应使使用的树脂与玻璃纤维的弹性破坏成线性，断裂应变完全匹配。所以内衬层应该使用高延伸率、低固化收缩率、耐腐蚀性好的树脂。玻纤含量在15%左右时，树脂断裂延伸率必须在3%以上。

在内衬层成型时还要对树脂含量、内衬层厚度、凝胶时间等严格控制。

1、树脂含量。内衬层由富树脂层、过渡层、驱除气泡层组成。各层作用不同，所用材料及树脂含量也不同。富树脂层直接与管内流体接触，此层中的玻纤应完全为树脂所浸透，要求树脂含量达90%，所以所用的玻璃纤维应为浸渍渗透性能优良。过渡层起着防止裂纹向外扩展的作用，树脂含量应达到80%，应采用渗透性能较好的玻璃纤维短切毡。驱除气泡层就是为了充分排出前面两层中的气泡，一般是在过渡层上紧缠一层网格布。整个内衬层厚度应控制在1.8mm左右，其中富树脂层为0.5mm左右，过渡层为1.3mm左右。

2、凝胶时间。内衬层的凝胶时间对成型质量、性能都有影响，成型内结构层是在内衬层凝胶的基础上进行的，凝胶时间又影响生产周期，所以要合理控制凝胶时间。

二、内外结构层。

无碱玻纤无捻粗纱经树脂浸渍槽浸透树脂后，按产品要求被缠到到芯模上去，就构成了夹砂玻璃钢管的内（外）结构层。

1、玻璃纤维要干燥。一般玻纤无捻粗纱，储存不当就会吸附大量的水份。这些游离状态的水份既影响树脂与玻纤的粘合，也会引起应力腐蚀，并使微裂纹等进一步扩展，从而使制品强度、耐老化性能下降。所以玻纤在使用前要经过干燥处理，一般在70度烘干24小时。

2、含胶量的高低、变化、分布对制品的性能影响很大。直接影响制品的质量、厚度。含胶量过高，会引起不均匀的应力分布，在某些区域引起破坏，使制品强度下降；含胶量过低制品空隙率增加，气密性、防老化性、剪切强度下降；还影响了纤维强度的发挥一般控制含胶量在40%左右。

树脂含量是在纤维浸胶过程中控制的。纤维类型、规格，胶液粘度、密度，胶液表面张力，缠绕张力，缠绕速度，刮胶机构，操作环境温度，胶槽液面高度等都影响含胶量的高低。其中胶液粘度、缠绕张力、刮胶机构最重要。为了玻纤浸渍完全、整个结构的树脂含量均匀、使纱片中的气泡就尽量排出，要求胶液的粘度低些，一般控制在450cP左右。

3、缠绕角也是决定夹砂玻璃钢管的最终强度，要求缠绕角为63.5度左右。

缠绕张力对夹砂玻璃钢管的质量影响较大。包括张力大小、各束纤维张力的均匀性及缠绕层之间的纤维张力均匀性。

1）、对机械性能的影响。张力过小，制品强度偏低，张力小，内衬所受压缩应力较小，因而在充压时内衬的变形较大，根据经验内压容器的变形越大，其疲劳性能就越差；张力过大，则纤维磨损大，从而使纤维的强度损失增大，制品强度下降。为了防止制品各缠绕层在缠绕张力作用下出现内松外紧现象，应使张力逐层有规律地递减（又称张力制品），以使内外各层纤维的初始应力状态相同，从而在充压后，使内外层纤维均能同时承载荷。

2）、对制品密实程度的影响。缠绕在曲面上的玻璃纤维在缠绕张力的作用下，将产生垂直与芯模表面的法向张力，在工艺上称为接触成型压力，，为了生产密实制品，必须控制缠绕张力，在湿法缠绕成型时，树脂粘度对于密实度结构所需的成型压力有很大的影响。粘度越低，成型压力越小。成型压力一定，粘度越低制品密实度较高。

3）、对含胶量的影响。缠绕张力对纤维浸渍质量及制品含胶量、均匀性都有影响。张力过大含胶量降低。若在浸胶槽施加张力，过大的张力降胶液向纤维材料内部孔隙扩散渗透增加困难，使浸渍张力下降，影响制品性能。

4）、纱片宽度。纱片宽度不均匀会使各纱片间发生树脂淤积，形成结构上的薄弱点，精确控制纱片宽度很难，它主要随缠绕张力而变化。

4、缠绕速度。缠绕速度应控制在一定的范围内。过小，生产力低。过大，又受纤维浸渍过程的限制，缠绕速度很大时，芯模速度很高，会出现树脂胶液在离心力的作用下从缠绕结构中向外迁移和溅洒一般速度要在0.9m/s。纱带缠绕位置的精度。纱带缠绕偏离理论位置就会造成制品的薄弱处。使纤维抵抗破坏的强力与载荷不平衡，导致提前破坏。纱带缠绕位置是缠绕机精度和模芯制造精度的函数。

三、树脂砂浆夹芯层。该层的主要作用是能承受截面剪力，同时能与结构层（主承力层）完好地粘接在一起，使管壁结构能发挥整体作用，提高管的刚度。树脂砂浆夹芯层由所在、石英砂（或少量的短切玻璃纤维）组成。在夹芯层中树脂、石英砂的配比对保持其一定的致密度很关键。一般保持树脂含量在25%左右；为了增加抗剪能力可适当加入少量的短切玻纤，在5%左右。

四、外层。

外层，为防腐蚀、抗耐磨、耐候功能层，一般由富树脂胶衣或树脂-无机填料（硅微粉、碳酸钙）层组成。可根据实际情况选用树脂（一般为耐化学腐蚀树脂），可加入适当的防紫外老化剂来提高制品的耐气候老化性。无机填料的加入是为了增加管子外表硬度与耐磨性，其加入量以不影响工艺操作为度。外层厚度一般为1.8mm左右。

以上每个环节严格控制好了，才能生产出合格的制品。

参考文献

陈平 刘平 王德中 ，环氧树脂及其应用，化学工业出版社。

吴学伟 定长缠绕玻璃钢夹砂管顶管施工技术与应用 科学出版社

王禹阶 班良民等 玻璃钢典型工艺及应用化学工业出版社。